汽车转向系统的结构和⼯作原理简介
我们开车在路上⾏驶的时候,不可能是⼀条笔直的⼤道直达⽬的地,中间必然要转弯、掉头等改变车辆的⾏驶⽅向。那么是什么装置使汽车能转弯、掉头呢?这就是汽车的转向系统,今天我们就来说说它。
转向系统
在汽车上⽤来改变汽车⾏驶⽅向的专设机构的总称为
汽车转向系统。
汽车转向系统的功⽤
保证汽车能按驾驶员的意愿进⾏直线或转向⾏驶。
汽车转向系统的类型
机械转向系统、动⼒转向系统
汽车转向系统的组成:
转向操纵机构、转向器、转向传动机构
两侧转向轮偏转⾓的关系
不知道⼤家有没有注意到,汽车在转向时,两个转向轮的偏转⾓度并不是⼀样的,这是为什么呢?它们⼜有什么样的关系呢?
汽车转向⾏驶时,为了避免车轮相对地⾯滑动⽽产⽣附加阻⼒,减轻轮胎磨损,要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动,即所有车轮轴线的延长线都要相交于⼀点。
下图中就是汽车转向时转向轮偏转⾓度的关系图:
其中α、β分别是内外侧转向轮的偏转⾓,B是两侧主销轴线与地⾯相交点之间的距离;L是汽车轴距。它们之间具有如下关系:
cotα=cotβ+B/L
这就是两侧转向轮偏转⾓之间的理想关系式。它是由转向传动机构的结构型式决定的。
转向系统传动⽐
转向系统的传动⽐参数主要有转向器⾓传动⽐、转向传动机构⾓传动⽐、转向系统⾓传动⽐、转向系统
的⼒传动⽐⼏个参数值,这个数值越⼤,转向系统对驾驶员操纵⼒的放⼤倍数越⼤,转向就越轻,但转向灵敏度会下降。
转向盘的⾃由⾏程
转向盘的⾃我们在转动⽅向盘时,会感觉到⼀段空⾏程,这种转向盘在空转阶段的⾓⾏程称为转向盘的⾃由⾏程。
由⾏程
转向盘的⾃由⾏程有利于缓和路⾯冲击,避免驾驶员过度紧张,但不宜过⼤,否则将使转向灵敏性能下降。⼀般⽅向盘⾃由⾏程不⼤于10度或⽅向盘圆周弧长0~15mm。
机械转向系统
机械转向系统以驾驶员的体⼒作为转向能源,所有传递⼒的构件都是机械的,主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三⼤部分组成。当前轮为独⽴悬架时,机械转向系统的组成及布置与红旗CA7220型轿车相似。
当前轮为⾮独⽴悬架时,机械转向系统的组成及布置如下图所⽰。由于转向盘距离转向器较远,⼆者之间⽤万向节和传动轴构成的万向传动装置相连。
动⼒转向系统
动⼒转向系统是兼⽤驾驶员体⼒和发动机(或电动机)的动⼒作为转向能源的转向系统,⼜称为助⼒转向系统。
动⼒转向系统是在机械转向系统的基础上加设⼀套转向助⼒装置⽽形成的。我们常见的助⼒转向有机械液压助⼒、电⼦液压助⼒、电动助⼒三种。
转向操纵机构
转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。
.转向盘⼜称⽅向盘,是由转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮毂的细⽛内花键与转向1.转向盘
轴连接。现代汽车的转向盘⾮常复杂,装有喇叭按钮、安全⽓囊等。在多功能⽅向盘上还集中安装了⾳响操纵按钮、定速巡航按钮、换挡拨⽚等装置。
2.转向轴、转向柱管及其吸能装置
转向轴是连接转向盘和转向器的传动件,转向柱管固定在车⾝上,转向轴从转向柱管中穿过,⽀承在柱管内的轴承和衬套上。
转向器
汽车转向器⼜名转向机、⽅向机,它是汽车转向系中最重要的部件。它的作⽤是:增⼤转向盘传到转向传动机构的⼒和改变⼒的传递⽅向。
常⽤的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄销式和循环球式。
1)齿轮齿条转向器:
它是⼀种最常见的转向器。其基本结构是⼀对相互啮合的⼩齿轮和齿条。转向轴带动⼩齿轮旋转时,齿条便做直线运动。有时,靠齿条来直接带动横拉杆,就可使转向轮转向。所以,这是⼀种最简单的转向器。
它的优点是结构简单,成本低廉,转向灵敏,体积⼩,可以直接带动横拉杆。适合与麦弗逊式独⽴悬架配⽤,常⽤于轿车、微型货车和轻型货车。
汽车原理2)蜗杆曲柄销式转向器:
它是以蜗杆为主动件,曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹,⼿指状的锥形指销⽤轴承⽀承在曲柄上,曲柄与转向摇臂轴制成⼀体。转向时,通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销⼀边⾃转,⼀边绕转向摇臂轴做圆弧运动,从⽽带动曲柄和转向垂臂摆动,再
⽼侯点评:
⽼侯点评:汽车的转向系统是汽车上的重要安全装置,它的性能好坏、是否可靠,
对我们的⾏车安全有着重要的影响。我们
在⽇常使⽤中,要注意对它们的检查与保
养。特别是转向传动机构中各拉杆的连
接,如果有松旷要及时修理或更换。
通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常⽤于转向⼒较⼤的载货汽车上。
3)循环球式转向器:
主要结构是由壳体、侧盖、上盖、下盖、循环球螺杆、齿条螺母、转阀阀芯、扇齿轴组成。其中有两对
传动副:⼀对是螺杆、螺母,另⼀对是齿条、齿扇或扇齿轴。在螺杆和齿条螺母之间装有可循环滚动的钢球,使滑动摩擦变为滚动摩擦,从⽽提⾼了传动效率。这种转向器的优点是,操纵轻便,磨损⼩,寿命长。缺点是结构复杂,成本较⾼,转向灵敏度不如齿轮齿条式。转向传动机构
从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。转向传动机构的功⽤是将转向器输出的⼒和运动传到转向桥两侧的转向节,使转向轮偏转,并使两转向轮偏转⾓按⼀定关系变化,以保证汽车转向时车轮与地⾯的相对滑动尽可能⼩。
与⾮独⽴悬架配⽤的转向传动机构
1.转向传动机构的组成
.转向传动机构的组成转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成,其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。
2.转向摇臂
.转向摇臂循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的⼤端⽤锥形三⾓细花键与转向器中摇臂轴的外端连接,⼩端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。
3.转向直拉杆
.转向直拉杆转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件,具有传⼒和缓冲作⽤。在转向轮偏转且因悬架弹性变形⽽相对于车架跳动时,转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动,为了不发⽣运动⼲涉,三者之间的连接件都是球形铰链。
4.转向横拉杆
.转向横拉杆转向横拉杆是转向梯形机构的底边,由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。其特点是长度可调,通过调整横拉杆的长度,可以调整前轮前束。
与独⽴悬架配⽤的转向传动机构
与独⽴悬架配⽤的转向传动机构当转向轮采⽤独⽴悬架时,为了满⾜转向轮独⽴运动的需要,转向桥是断开式的,转向传动机构中的转向梯形也必须断开。与独⽴悬架配⽤的多数是齿轮齿条式转向器,转向器布置在车⾝上,转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。当采⽤循环球式转向器时,转向传动机构的杆件较多,如下图所⽰。